河北省平原湿地减少原因分析

乔光建,孙梅英,王 斌

(1.河北省邢台水文水资源勘测局,河北邢台 054000;2.河北省水利科学研究院,河北石家庄 050057)

河北省平原湿地减少原因分析

乔光建1,孙梅英2,王 斌2

(1.河北省邢台水文水资源勘测局,河北邢台 054000;2.河北省水利科学研究院,河北石家庄 050057)

分析河北省平原湖泊和河流两类湿地现状及演变特点,探讨水资源匮乏的北方地区湿地保护的目标及修复措施。由于工农业用水量增大、流域下垫面发生重大变化、上游建设大量水利工程等原因,河北省平原湿地面积锐减,与20世纪50年代相比减少了97.6%;仅有的3处湖泊湿地也面临水源枯竭、生态环境退化的困境。为保证湿地的水源供给,急需制定河北省平原湿地的保护规划并进行流域间生态应急补水。

平原湿地;湿地类型;湿地功能;演变过程;河北省

1 平原湖泊湿地演变过程分析

在20世纪50年代,天然湿地在河北平原广泛分布,包括白洋淀、千顷洼(衡水湖)、东淀、大陆泽、宁晋泊、永年洼等。河北省平原湿地连片,洼淀状况基本上维持在自然水平上。

根据20世纪50年代调查资料[1],河北省平原区666hm2以上(万亩以上)洼淀144处,总面积6640km2(当时天津市属河北省,天津市所属各县的39处洼淀,总面积4289km2,统计总面积为10929km2)。洼淀格局基本上维持大陆泽至宁晋泊、白洋淀至文安洼、黄庄洼至七里海3大洼淀群。洼淀分布情况见表1。

表1 河北省20世纪50年代洼淀分布调查

20世纪60年代初至70年代末,是天然湿地逐步消亡时期。随着水资源开发利用程度提高和降水量减少,湿地面积大幅度减少。

20世纪80年代初以后,伴随水资源过度开发、不适当的土地开垦以及城市发展,建筑、生产等用地挤占了湿地面积,多处湿地名存实亡。白洋淀面积由360km2萎缩至100km2,衡水湖由75.0km2萎缩至42.2km2。为防止湿地进一步萎缩,河北省采取了一系列补水措施。1981—2002年,河北省从王快、西大洋、安各庄等水库陆续向白洋淀补水累计达4.12亿m3,对缓解干淀起到一定作用。引卫运河和黄河水进入衡水湖,维持了衡水湖一定的蓄水量。

永年洼面积达16km2。洼淀陆面平均海拔41m,比城南的滏阳河底还低2m,依靠滏阳河供给以及雨季积存,这里长年积水,处于湿地状态,是继白洋淀、衡水湖之后的华北第3大洼淀。由于过度开垦等原因,自然风貌遭到破坏,面积日益缩小,野生鸟类减少。

历史上的大陆泽和宁晋泊是连在一起的1个大淀泊,统称大陆泽。常年积水,四周群众以打鱼为生。由于连年蓄洪蓄水,加之河道变迁,明朝时这块淀泊的中部已经脱水,形成两块互不连的洼淀,南部的一块仍叫大陆泽,靠北边的一块称宁晋泊。以后,由于淤积严重形成沼泽。到20世纪70年代后期,随着工农业发展,上游建设了大量的水利工程,河流只有汛期来水且水量减少,湿地功能基本丧失。90年代后,湿地上游几乎没有来水,湿地功能丧失殆尽。

白洋淀位于海河流域大清河平原,由143个大小淀泊和3700条壕沟组成,总面积362km2。白洋淀具有沼泽和水域等生态系统,是珍稀鸟类在华北地区最理想的栖息地。白洋淀1950年常年水源丰沛,60年代期间干淀1年,1952—1970年19年平均入淀水量17.26亿m3。70年代干淀时间增多,80年代连续干淀 5年,从1971—1988年间,平均入淀水量仅为7.06亿m3,特别是1984年、1985年、1986年连续3年没有入淀水量。90年代以来,1994年、1996年、2000年、2001年部分淀干。为防止白洋淀生态环境进一步恶化,近年来上游水库多次放水补淀,对控制干淀起到一定作用。2000年淀区水面面积为100km2。

衡水湖位于衡水市的冀州和桃城区之间,原是一片自然缓洪沥涝洼地,历史上成为千顷洼。20世纪50年代千顷洼面积120km2。1958年,冀县对衡水湖重新治理,在洼内筑西围堤,搞东洼蓄水灌溉,但因工程不配套,提水能力差,长期高水位蓄水致使周围土质盐渍化,故于1962年放水还耕。1972年冀县修建东洼水库。1974年衡水地区又组织冀县、枣强、武邑、衡水4县重修东洼。1977年扩建西洼,到1978年为止,将衡水湖建成了一个能引、能蓄、能排的成套蓄水工程。1993年以后,衡水湖水源主要从卫运河和黄河调水。

河北省主要湖泊湿地水面面积由20世纪50年代的144处,面积6640km2,下降到2000年的6处,面积158.8km2,减少了97.6%。河北省平原主要湿地水面面积变化见表2。

表2 河北省平原主要湖泊湿地水面变化趋势[2]

2 河流湿地演变过程分析

20世纪50年代,是河北省丰水期,1953—1956年连续4年发生了较大的洪涝灾害。这个时期平原各主要河道水量充沛,常年有水。卫运河、子牙河—滏阳河、大清河—府河、蓟运河、北运河等河流航道畅通,呈现水运盛况,航运总里程最大为3523km,通航时间大于200d。主要航线有:有河南合沙镇经卫河—卫运河—古运河至天津;子牙河—滏阳河航线从邯郸至天津,全长571km;保定经府河—白洋淀—大清河至天津。

1960—1969年,由于降水量减少和用水量增加,特别是在1965年大旱之后,当地水资源状况发生了改变。在分析的18条主要河流中,河床平均宽度大于10m,面积大于100hm2的河流中,有16条河流发生了不同程度的断流。20世纪60年代年平均干涸天数为32d,到2000年平均干涸天数为189d;60年代年平均河道干涸总长度为600km,到2000年平均河道干涸总长度为1916km。河北省平原主要河道干涸、断流情况见表3。

3 湿地演变对生物种类和生物量的影响

3.1 湖泊湿地演变对生物多样性的影响

随着湿地面积急剧减少,湿地内生物退化严重,具体表现在植物群落、野生鱼蟹和鸟类等生物量的锐减,以白洋淀为例说明。

a.浮游生物锐减。20世纪50年代白洋淀生物繁茂,数量很大。据中国科学院动物所1958年调查 ,浮游植物有甲 、金 、黄、矽 、裸 、绿、蓝藻等7 门129属。1975年降为92属。1993年减少为52属,且以耐污染品种蓝、绿、裸藻为主。一些主要代表品种蓬、菱和芡实数量锐减,已成零星分布。

表3 河北省平原主要河道干涸、断流情况统计[3]

b.底栖动物遭到灭绝。历史上白洋淀底栖动物种类多,数量丰富。1958年调查发现底栖动物35种,其中虾、蟹、螺类产量很大。1989年降为28种,蚌类、虾类消失,耐污水的蚯蚓和摇蚊幼虫成为主要优势类群。

c.鱼类资源遭到破坏。据1958年调查,白洋淀鱼类资源共16科54种。到1957年下降为12科35科。河道建闸后,溯河洄游鱼类洄游通道受阻,已基本绝迹。受水质下降和人工培养的影响,耐污性鱼类和黑鱼数量有所增加。据1989年调查,人工培育的各种鲤科鱼类占主流,种类仅24种,比1958年减少55.6%。

d.鸟类大量减少。在20世纪60年代末,在白洋淀湿地,无论是大雁、野鸭等水禽,还是行鸟、鹬、鹭、鹤等涉禽,均能形成上千只群落。自70年代初,由于水面减少和人类捕杀,有些鸟类很难见到,偶尔见到也是零零星星,形不成群落。近年来,随着人们对生态和环境保护意识的提高,鸟类有所增加。

湿地丰富的生物是个巨大的“物种库”和“基因库”,许多具有价值的生物资源存着巨大的开发潜力。如果不加以保护,可能有许多生物在我们还没有认识利用它之前就已被灭绝了,这对人类无疑是不可挽回的损失。

3.2 河流湿地演变对生物多样性影响

根据2000年统计资料,调查的18条河流总长度为3263km,河道干涸长度有1916km,河道干涸长度占调查河道的58.7%。由于河流断流,河流植物面积减少,改变了微生物生存环境,鱼类产卵条件发生变化,鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变或避难所消失,造成某种物种的数量减少和某种物种的消亡。河流断流后,水生动植物没有生存空间,随着河水断流而消失。

由于河道断流或部分断流,加上水资源的过度开采,化肥和农药的大量使用,以及向河道大量排放工业、生活污水,使河道水质和水量下降,生物多样性减少。以平山县调查资料为例[4],据专家对河道监测,野生鱼类减少 90%,鳖减少 98%,虾减少60%,鸟类减少30%。

4 平原湿地锐减原因分析

4.1 工农业用水量增大

20世纪50年代,河北省只有3000万人口,全年用水量为40亿m3。当时河北自产地表水有235亿m3,外省流入 100亿m3,有200多亿 m3的水常年在河道中流动,为湿地、湖泊提供了充足的水源。

现在,由于生产生活用水量急剧增加,远远超过水资源的负担能力。全省人口增长了1倍多,每年需要用水220亿m3,地表径流和地下水每年提供的仅有167亿m3,不足部分只有依靠超采地下水来补足。地下水严重超采导致地下水位迅速下降。按照规定,河川径流利用率不能超过30%,否则,会造成河流生态系统的严重破坏[5]。而河北省的河川径流利用率是90%,致使全省400多条河流绝大部分干涸,继而造成湿地逐渐萎缩。

4.2 天然来水量减少

河北省平原湿地衰减的原因是多方面的。首先是自然原因。自20世纪50年代以来,河北省年降水量呈逐年减少趋势。50年代,全省平均年降水量为589mm,到90年代为507mm,而进入21世纪以来,2001—2006年,年降水量只有468mm。近50年河北省平均年降水量减少了近120mm。

地表水资源的过度开发和利用导致进入下游平原河道的径流量明显减少[6]。对山区建有水库河流下游平原控制站分析,在上游多数水库竣工的1952—1961年间,水库下游平原河道平均年径流量为132.7亿m3,到水库全面发挥效益的20世纪70年代,平均年径流减少至42.3亿m3,径流量减少了65%。到2000年,河北省平原地表水资源量降至18.15亿m3,与50年代比较减少了86.3%。河北省地表水多年平均水资源计算结果见表4。

表4 河北省水资源分区地表水多年平均水资源计算结果

笔者分别按 1956—1960年、1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年、1991—2000年统计各水资源分区平均年径流量,同时根据各分区多年(1956—2000年)平均地表水资源量计算结果,与不同时段平均径流量相比,分析不同年代径流量变化趋势。计算结果见表5。

河北省全流域在 1956—1959年、1960—1969年、1970—1979年3个时段普遍偏丰,均值比分别为1.70、1.13和1.06,1980—1999年和1990—2000年2个时段偏枯,均值比分别为0.65和0.89。

4.3 流域下垫面发生重大变化

河北平原区地下水赋存于第四系松散沉积物孔隙含水层组中,天然状态下地下水的主要补给源为降水入渗补给量,主要排泄方式为潜水蒸发、河道排泄和人工开采等。自20世纪70年代开始,河北平原地下水大量开采,使得地下水埋深不断扩大,地下水的垂直补给途径变长,入渗补给途中损失增大,从而使地下水补给时间滞后,补给量相对减少[7]。

在平原区,1980年以来,由于地下水的过量开采,造成地下水水位大幅度下降,土壤非饱和带增厚,降水更多地补充土壤水消耗,使地表产水能力下降:一是造成包气带厚度增加,使入渗路径增长,土壤包气带总吸水量相应增加;二是造成毛管水带下移,补充上层土壤水分减少。根据在河北省平原运河以东地区监测资料,在1977年汛期地下水埋深1.1m,汛期1次降水量102mm,产生径流深47mm;而在1987年汛期地下水位埋深4.6m,汛期1次降水量189mm,全部渗入地下[8]。

4.4 西部山区建设大量水利工程

由于人为因素,河北省湿地出现了由平原向山区转移的情况。西部山区利用有利地形修建了水库,形成库塘型湿地;而东部平原由于水资源严重不足,原有湿地在逐渐退化、消失。

在1950—1964年期间,河北省相继建成了官厅、岳城、黄壁庄等20多座大型水库和一大批中型水库。截止2000年底,河北省境内有大型水库21座,总库容133.75亿 m3,中型水库 39座,总库容13.27亿m3,小型水库1 050座,总库容8.46亿m3。除此之外,在河北省的上游省份也建设了大量的水库、闸坝导流蓄水工程。这些水利工程,一方面使区域间流域洪水从平原区转移到山区,也使湿地从湖泊型向库塘型转变。同时,拦截了平原湿地的水源,造成平原湿地萎缩。

首先设置仿真条件：当仿真时间t=800 s时加入35%的给水流量扰动,当t=1 200 s时加入30%的蒸汽流量扰动,观察其动态变化。单位阶跃响应曲线见图3。

5 湿地保护和管理措施

5.1 湿地管理现状及问题

河北省湿地各具特点。西部是水库形成的库塘湿地,东部平原是湖泊型湿地河道型湿地,沿海是海滨湿地集沼泽湿地。

对库塘湿地上游的水源地,积极开展的水土保持治理、小流域综合治理防治水污染等治理措施,为保护水库水资源发挥了重要作用。对平原湿地,要采取应急生态调水,设立自然保护区加强保护。

表5 河北省流域分区各年代现状地表水资源量与均值对比[6]

由于上游来水减少和农业种植结构调整,平原湿地逐渐退化,大部分湖泊荡然无存。西部的库塘型湿地还面临比较严重的污染威胁,富营养化日益严重,水质下降。农业污染(农药、化肥、农村生活污染和禽畜粪便污染)、乡镇企业的工业污染、库区文化旅游业的污染以及上游来水携带的污染物等,是库塘、湖泊湿污染的主要因素。

5.2 生态应急补水

湿地生物资源具有连续性特点,一旦水源供应中断,将对水生动植物造成毁灭性的破坏。通过应急生态调水,可使平原湿地免遭破坏。为保证白洋淀、衡水湖、大浪淀等重点湿地水生态环境,有关部门开展流域内不同区域水资源合理配置,对平原湿地进行生态应急补水,及时解决了湿地应急水源的补充。

引岳济淀:由于2003年汛期白洋淀上游来水偏少,而且上游各水库基本上没有蓄上水,加上1997年以来流域持续干旱,白洋淀水位已降到干淀水位。为避免白洋淀干涸带来严重生态危机,同时也促进区域间水资源的优化配置,经水利部批准,海河水利委员会组织实施了“引岳济淀”工程,从漳卫河系的岳城水库,经子牙河水系向白洋淀调水。输水线路总长度457km。岳城水库于2004年2月16日提闸放水,至2004年6月19日结束,输水时间134d。总放水量3.9亿m3,白洋淀收水1.6亿m3,纳水率41%。输水结束后,白洋淀水位由5.7m上升到7.2m。

引岳济港:由于漳卫南运河下游河道严重污染和沧州市旱情严重,海河水利委员会决定利用岳城水库放水为漳卫南运河下游污染河道冲污,并向沧州市农业和南大港湿地补水。2005年4月10日至5月7日,岳城水库向下游放水1.9亿m3。引岳济港调水改善了漳卫南运河下游河道的污染状况,有效缓解了沧州市农业灌溉用水,为南大港湿地补充了水源。

引黄济淀:因2006年降水偏少,白洋淀水位再次降至6.5m的干淀水位以下,上游能承担向白洋淀补水任务的水库均不具备补源条件,实施引黄济淀就成了唯一可行的应急补水方案。引黄济淀线路全长397km,其中山东省境内106 km,河北省境内2925km。输水分为两个阶段,第1阶段向白洋淀、衡水湖、大浪淀补水。第2阶段只向白洋淀补水。山东黄河位山闸于2006年11月24日开闸放水,12月9日进入白洋淀。到2007年3月5日输水结束,历时102 d,进入白洋淀水量1亿m3,白洋淀水位从6.30m上升到7.29m,水面从61km2上升到130km2。

5.3 恢复湿地保护规划

河北省湿地具有一般湿地的基本功能,对于当地社会生产和周边地区、尤其是京津地区的生态安全具有极特殊的意义。目前,河北省正在采取措施,积极保护现有湿地。近年来,京津周围地区的滦河河口、衡水湖、白洋淀、北戴河沿海等湿地均已得到有效保护。

衡水湖和昌黎黄金海岸已建成国家级湿地类型保护区,南大港、白洋淀、唐海、海兴已建成省级湿地类型保护区。另外,张家口坝上的安固里淖、闪电河流域、察干淖也将建成省级自然保护区。2007年,有关部门还批准建立了永年洼、南宫群英湖两个湿地公园,并启动了塞罕坝湿地保护与恢复、小五台山保护区二期建设、白洋淀湿地保护与恢复3个项目,总投资近3000万元。通过这些项目的实施,将使项目区的生态系统、野生动植物资源得到更加有效的保护。

根据规划,到2015年,河北省将在京津周围新建19个湿地自然保护区,总保护面积近60万hm2。届时,加上已有的衡水湖、白洋淀等自然保护区,全省环京津周围的湿地保护区将达到23个。保护区的建立,将为保护这些湿地的生态系统起到重要的作用。

[1]徐正.海河今昔纪要[R].石家庄:河北省水利志编辑办公室,1985.

[2]张芸,李文体.河北省湖泊型湿地水环境状况及保护建议[J].南水北调与水利科技,2007,5(1):78-81.

[3]任宪韶,卢作亮,曹寅白.海河流域水资源评价[J].北京:中国水利水电出版社,2007.

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[5]朱艳冰.湿地消失九成多 多方面原因造成[N].河北日报,2008-04-23(4).

[6]河北省水利厅.河北省水资源评价[R].石家庄:河北省水利厅,2003.

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[8]陈家琦,王浩、杨小柳.水资源学[M].北京:科学出版社,2003:46-48.

Analysis of cause of sharp decrease of wetlands in Hebei Plain

QIAO Guang-jian1,SUN Mei-ying2,WANG Bin2
(1.Xingtai Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Hebei Province,Xingtai054000,China;2.Hydraulic Research Institute of Hebei Province,Shijiazhuang050057,China)

According to evaluation of the current statusof plain lake wetlands and riverwetlands inHebei Province,and analysis of itsevolution,the conservation target and remediationmeasures for wetlands in the northern areaswith a lack of water resourceswere studied.The area of wetlands in Hebei Plain decreased enormously due to the increase of water demandsof industry and agriculture,the large change of the underlying surface,and the construction of many water conservancy projects.In comparison with the 1950s,the wetland area was reduced by 97.6%.The only three lake wetlands left were also faced with the difficult situation of a drying up of water sources and deterioration of the ecoenvironment.It is urgent that protection planning be formulated,and ecological emergent water supply analysis be carried out between river basins in order to ensure the water supply to the wetlands.

plain wetland;wetland type;wetland function;evolution of wetland;Hebei Province

TV211.1

B

1004-6933(2010)03-0033-05

乔光建(1956—),男,河北沙河人,高级工程师,从事水文分析计算和水资源保护方面的工作。E-mail:hbxtqgj@163.com

2008-11-29 编辑:高渭文)